JPH09196751A - 回転体からの超音波検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速回転においても安定した超音波の検出が
できるようにする。 【解決手段】 ＡＥセンサ１９が接合された受信板１８
には、その略中央にドレッサ工具１３の取付部１６が貫
通する貫通孔１８ａが形成されており、取付軸１６の外
周面と貫通孔１８ａの内周面との間に所定の間隙が生ず
るように受信板１８は、ドレッシング装置の前部蓋体１
０に固着されている。また、受信板１８の内部には、貫
通孔１８ａの内周面に一端が開口する検出液注入路２０
が設けられており、ドレッサ工具１３が回転した際に、
検出液注入路２０を介して外部から検出液を注入するこ
とで、取付部１６の外周面と貫通孔１８ａの内周面との
間隙に液膜が形成され、この液膜を介してドレッサ工具
１３に生じる超音波が受信板１８に伝達され、ＡＥセン
サ１９による超音波の検出を容易としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転体から生ずる
超音波をの検出する装置に係り、特に、例えば、砥石の
整形、目出しの際に用いられるドレッシング装置のドレ
ッサ工具と砥石との接触により発生する超音波検出の改
善を図ったものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の装置としては、特公平１
−２３２７３号公報に示されたように、ドレッシング装
置のハウジング内に配したいわゆるＡＥセンサ（アコー
スティック・エミッション・センサ）により、砥石とド
レッサ工具との接触の際に発生する超音波を検出できる
ようにし、この超音波信号を観測することで、砥石の研
削面の精度向上を図れるようにした本願出願人によるも
のが公知・周知となっている。

【０００３】すなわち、同公報には、ハウジングのドレ
ッサ工具側の壁部に、ドレッサ工具の背面に近接するよ
うにして検出用油を送出するノズルを設けると共に、こ
の壁部にＡＥセンサをハウジング内部で接合するように
して設けることにより、ドレッサ工具とノズルとの間に
形成される油膜、ノズル、壁部を介してＡＥセンサに、
超音波が伝達されるうにした構成が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来装置においては、検出用油をドレッサ工具の周縁
部分に向けて送出するために、ノズルはドレッサ軸の軸
芯から円周方向へ距離を隔てて配置される構成となって
いる。このため、ドレッサ装置が高速回転型になるに従
い、ドレッサ工具の周速度が増し、これに伴い、遠心力
も大となるために、ドレッサ工具とノズルとの間の油膜
が形成され難くなり、円滑な超音波の伝達が図れなくな
るという問題があった。

【０００５】本発明は、上記実状に鑑みてなされたもの
で、ドレッシング装置が高速回転型になっても、ドレッ
サ工具と砥石との接触の際に生ずる超音波を確実に検出
することのできる超音波検出装置を提供するものであ
る。本発明の他の目的は、大型ドレッサ装置においても
安定した油膜を形成することのできる超音波検出装置を
提供することにある。本発明の他の目的は、既存のドレ
ッシング装置において、ＡＥ検出用の受信板の設定が容
易な超音波検出装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る回転体から
の超音波検出装置は、回転体に生ずる超音波を検出する
超音波検出装置であって、ＡＥセンサが接合又は内蔵さ
れる受信板を設け、前記受信板には、前記回転体の回転
軸の外周面と所定の間隙を介して対向する内周面が形成
されてなる貫通孔を形成し、当該貫通孔を前記回転体の
軸が貫通するようにする一方、前記受信板の内周面に開
口端部を有する検出液注入路を設け、前記前記回転体が
回転した際に、前記検出液注入路を介して前記回転軸の
外周面と前記貫通孔の内周面との間隙に検出液を供給
し、当該間隙に液膜が形成されるようにし、前記回転体
に生じた超音波が前記液膜を介して前記受信板に伝達さ
れるようにしてなるものである。

【０００７】かかる構成においては、ＡＥセンサが受信
板に取り付けられ、しかも、この受信板には、回転体の
回転軸、例えば、ドレッシング装置のドレッサ工具の回
転軸が貫通する貫通孔が形成されており、この受信板
は、貫通孔の内周面と回転体の回転軸外周面との間に所
定の間隙が生ずるように設けられる。さらに、この受信
板の貫通孔の内周面に開口するように検出液注入路を設
け、回転体が回転した際に、検出液注入路を介して検出
液を注入することにより、回転体の回転軸外周面と受信
板の貫通孔の内周面との間の間隙には、液膜が形成され
ることとなり、回転体に超音波が生じた場合、例えば、
回転体としてのドレッサ工具が砥石に接触した際に生じ
た超音波は、液膜を介して受信板に伝達し、この受信板
に接合されたＡＥセンサにより容易に検出されることと
なるものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１乃至図５を参照しつつ説明する。なお、以下に
説明する部材、配置等は本発明を限定するものではな
く、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができる
ものである。

【０００９】まず、図１及び図２を参照しつつ本発明が
適用されるドレッシング装置の構成について説明する。
このドレッシング装置の基本的構造は、本発明が適用さ
れた部分を除いて既存の装置における構成と同一であ
る。すなわち、図１に示されたドレッシング装置は、比
較的大型のもので、例えば、円筒状に形成されたハウジ
ング１を有し、このハウジング１内の両端部近傍に２組
づつ設けられた軸受２ａ，２ｂ、３ａ，３ｂにより、ド
レッサ軸４が回転可能に支持されるようになっている。

【００１０】軸受２ｂと軸受３ｂとの間には、ドレッサ
軸４に外装されるようにして内スリーブ５と、ハウジン
グ１の内壁に接合するようにして外スリーブ６とがそれ
ぞれ介装されている。一方、ドレッサ軸４の後端側（ド
レッサ工具１３が取着される端部と反対側）が位置する
ハウジング１の一方の開口部分では、中央にドレッサ軸
４が貫通する貫通孔が形成された後部蓋体７が、ハウジ
ング１の端部に螺合して、この開口部分が閉鎖されるよ
うになっている。なお、この後部蓋体７から突出したド
レッサ軸４の部位は、図示されない駆動装置に接続され
て回転力が伝達されるようになっている。この駆動装置
との接続は公知・周知の方法によるものであり、本発明
の本質に直接関係しないものなので、ここでの詳細な説
明は省略することとする。

【００１１】そして、ハウジング１内部に臨む貫通孔に
隣接する部位には、シール部材８が設けられて、この部
分が封止されるようになっている。さらに、後部蓋体７
と軸受３ａとの間において、ドレッサ軸４にはナット２
６が螺合されると共に、軸受３ａと後部蓋体７との間に
はスペーサ９が介装されており、ナット２６により軸受
３ａの内輪側が、スペーサ９で軸受３ａの外輪側が、そ
れぞれ押されるようになっており、これにより、軸受３
ａ，３ｂが内スリーブ５及び外スリーブ６側へ当接され
るようになっている。

【００１２】一方、ハウジング１の他方の開口部分にお
いても、上述と同様にして前部蓋体１０がハウジング１
に螺合して開口部分が閉鎖されている。この前部蓋体１
０のハウジング１側の面には、ハウジング１の内径と同
一の外径を有する環状の凸状部１１が形成されており、
前部蓋体１０がハウジング１に螺合した際に、この凸状
部１１の端部は軸受２ａに当接して、軸受２ａを内スリ
ーブ５及び外スリーブ６側へ当接するようになってい
る。しかして、ドレッサ軸４は、その軸方向に移動しな
いようにハウジング１に保持されることとなる。

【００１３】また、前部蓋体１０の中央部分は、ドレッ
サ軸４が貫通するようになっており、貫通部分はシール
部材１２により封止されるようになっている。ドレッサ
軸４の前部蓋体１０から突出した部分には、ドレッサ工
具１３が取着されている。すなわち、ドレッサ軸４のハ
ウジング１から突出した部位は、軸端に向かって小径と
なるようにテーパが形成されたテーパ部１４となってお
り、その端面には、ねじ軸１５が突設されている。

【００１４】一方、ドレッサ工具１３には、その中央部
分に、ドレッサ軸４のテーパ部１４と同一寸法形状を有
する軸孔１３ａが形成されているが、このドレッサ工具
１３の背面側（ハウジング１側）の中央部分に、ドレッ
サ軸４の外径に比してやや大径の取付部１６が突出形成
されており、この取付部１６にも先の軸孔１３ａが延設
されている。そして、この軸孔１３ａに、ドレッサ軸４
のテーパ部１４が嵌合するようになっており、この嵌合
状態において軸孔１３ａから突出するねじ軸１５にナッ
ト１７が螺合されることで、ドレッサ工具１３がドレッ
サ軸４のテーパ部１４に固着されるようになっている。
なお、この状態において取付部１６の端面は、前部蓋体
１０に少しの間隙をもつようになっている。

【００１５】また、ドレッサ工具１３の背面側において
は、取付部１６を除いた部位と前部蓋体１０とは、所定
の間隔が生ずるようになっており、この部分には、ＡＥ
センサ（アコースティック・エミッション・センサ）用
の受信板１８が設けられている。この受信板１８は、Ａ
Ｅセンサ１９による超音波検出を容易にするためのもの
で、この例においては、全体形状が略直方体状に形成さ
れたものとなっている。そして、この受信板１８の外周
面にＡＥセンサ１９が、後述するような取り付け方で取
り付けられており、受信板１８に伝えられたＡＥ波が検
出できるようになっている。なお、ここに用いられるＡ
Ｅセンサ１９自体は、例えば、圧電素子を用いてなるも
の等の公知・周知のものでよいので、ここでの詳細な説
明は省略する。

【００１６】受信板１８の中央部分には、先に述べたド
レッサ工具１３の取付部１６の外径より若干大きな内径
を有する貫通孔１８ａが穿設されており、ドレッサ工具
１３の取付部１６がこの貫通孔１８ａの内周面と間隙Ａ
を隔てて、貫通孔１８ａ内に位置するように、受信板１
８の背面側（前部蓋体１０に臨む面側）の一部が前部蓋
体１０に接合されている。

【００１７】一方、受信板１８の前面側（ドレッサ工具
１３の背面側の面側）とドレッサ工具１３の背面側との
間は、上述のようにして受信板１８が前部蓋体１０に接
合された状態において、間隙Ｂが生ずるようにしてあ
る。ここで、間隙Ａの部分には円筒状空間が形成される
が、この円筒状空間の軸方向（図１において紙面左右方
向）に直交する面におけるこの円筒状空間の環状断面積
（図２参照）をＳ1とする一方、受信板１８の貫通孔１
８ａの端面（ドレッサ工具１３の背面側に臨む側の面）
とドレッサ工具１３の背面との間に形成される間隙Ｂに
よって形成される検出液の排出路となる部分の面積をＳ
2とした場合、Ｓ2≦Ｓ1の関係となるように各部の寸法
が設定されることが必要である。なお、間隙Ｂの大きさ
は微小であるために、図１においては、受信板１８とド
レッサ工具１３とが殆ど接している如くに表されている
が、実際には上述のように間隙が生じている。

【００１８】また、この受信板１８の内部には、検出液
注入路２０が設けられている。すなわち、検出液注入路
２０は、その一端にコネクタ２１が接続されて、このコ
ネクタ２１が受信板１８の外周面の一部に突出するよう
に設けれられる一方、他端は貫通孔１８ａの内周面に開
口するようにして受信板１８の内部に設けられている。
コネクタ２１には、図示されない接続管が接続され、こ
の接続管及び検出液注入路２０を介して間隙Ａに液膜を
形成するための検出液が外部から注入されるようになっ
ている。

【００１９】そして、ドレッサ軸４の回転と共に、ドレ
ッサ工具１３が回転した際に、検出液注入路２０を介し
て検出液が間隙Ａに注入されると、検出液により間隙Ａ
には、液膜が形成され、ドレッサ工具１３と砥石との接
触により生ずるＡＥ波が、この液膜を介して受信板１８
に伝達されるようになっている。なお、間隙Ｂは、検出
液の排出路となっている。

【００２０】次に、上記構成における本装置の動作につ
いて説明する。なお、ドレッサ工具１３と図示されない
砥石とを所望の相対位置関係で接触させるための構造
は、公知の手段によるものであり、本発明に本質的に直
接関係するものではないので、ここでの説明は省略する
こととする。まず、図示されない駆動装置が始動される
ことにより、ドレッサ軸４の回転が開始され、このドレ
ッサ軸４の回転と共に、ドレッサ工具１３も回転するこ
ととなる。

【００２１】次いで、予め定められた流量で、検出液が
検出液注入路２０を介して外部から注入されると、検出
液は貫通孔１８ａの内周面に開口する検出液注入路２０
の端部から間隙Ａに吐出され、検出液がドレッサ軸４の
回転に伴い間隙Ａに位置するドレッサ工具１３の取付部
１６の周面にいきわたる結果、この間隙Ａには層流液膜
が形成されることとなる。

【００２２】そして、ドレッサ工具１３の切刃（図示せ
ず）が砥石（図示せず）の周面に接触した瞬間の衝撃に
よりドレッサ工具１３にＡＥ波が生ずると、このＡＥ波
は、間隙Ａに形成された液膜を介して受信板１８に伝達
され、受信板１８に接合されたＡＥセンサ１９により検
出されることとなる。なお、ＡＥセンサ１９により検出
された超音波信号の処理方法については、公知・周知の
方法によるものでよく、本発明の本質とは直接関係しな
いのでその詳細な説明は省略することとする。

【００２３】図３には、検出流量とＳ／Ｎ比との関係を
示す図が示されている。同図は、大型ドレッサにおい
て、回転数をパラメータとして、検出流量の変化に対す
るＳ／Ｎ比の変化を試験した結果を示すものである。な
お、ここで、Ｓはドレッシング時のＡＥ出力、Ｎは検出
液吐出空転時のＡＥ出力である。

【００２４】同図において、三角形のプロットで表され
た特性線（一点鎖線）は、回転数が９０００min^-1の場
合を、正方形のプロットで表された特性線（実線）は、
回転数が７０００min^-1の場合を、二点鎖線の特性線
は、回転数が５０００min^-1の場合を、それぞれ表すも
のである。この試験結果によれば、回転数９０００min
^-1の場合であっても、Ｓ／Ｎ比として３０以上を確保す
ることも可能であるということが言える。

【００２５】特に、間隙Ａの部分に液膜を良好に形成す
るためには、図１のＡ−Ａ線断面におけるドレッサ軸４
のテーパ部１４の直径をｄ１、貫通孔１８ａの内径をｄ
２、ドレッサ工具１３の背面側と受信板１８との間隙Ｂ
の大きさをＬ1とした場合（図１及び図２参照）、π・
ｄ２・Ｌ1＜（π（ｄ２）²−π（ｄ１）²）／４の関係
を満たすように各部の大きさを設定するとよい。ここ
で、（π（ｄ２）²−π（ｄ１）²）／４は、ドレッサ軸
４の軸方向に対して直交する面における間隙Ａの面積で
ある。すなわち、図２に現れる間隙Ａの面積に相当する
ものである。また、π・ｄ２・Ｌ1は、間隙Ｂをドレッ
サ軸４に対して直交する方向に臨む場合の面積である。

【００２６】次に、本発明の実施の形態における第２の
例について、図４及び図５を参照しつつ説明する。この
例は、本発明を小型ドレッシング装置に適用したもの
で、基本的には、先に述べた例と略同一であるが、受信
板がハウジングの蓋体を兼ねるように構成された点が上
述した先の例と異なるものである。すなわち、受信板３
０は、その一方の面側に、円環状の突起部３１が形成さ
れており、この円環状の突起部３１の外径が円筒状のハ
ウジング３２の内径と同一に設定されている。そして、
この突起部３１がハウジング３２に嵌合するようにし
て、受信板３０がハウジング３２に取り付けられ、ハウ
ジング３２の一方の開口端側が閉鎖されるようになって
いる。

【００２７】さらに、この受信板３０の円環状の突起部
３１の内側の部位には、ドレッサ軸３３の大径部３３ａ
の外径よりも若干大きい内径を有する貫通孔３０ａが設
けられている。ドレッサ軸３３は、図１で説明した例と
同様にして、軸受３４，３５、内スリーブ３６及び外ス
リーブ３７を用いて、ハウジング３２に保持されるよう
になっており、この保持された状態において、ドレッサ
軸３３の大径部３３ａの外周面と貫通孔３０ａとの間に
は、図１で示された間隙Ａと同様な間隙Ｃが生じるよう
になっている。なお、このドレッサ軸３３の保持部分に
ついての詳細な説明は、図１の例と基本的に同一である
ので省略することとする。

【００２８】また、ドレッサ軸３３の大径部３３ａと円
環状の突起部３１との間には、シール部材３８が配設さ
れてこの部分が封止されるようになっている。ハウジン
グ３２の一方の側から突出したドレッサ軸３３の部位に
は、ドレッサ工具３９がねじ止めされている。このドレ
ッサ工具３９の背面側（受信板３０に臨む面側）には、
円環状の小突起部３９ａが形成されており、この円環状
の小突起部３９ａの内側には、受信板３０に突出形成さ
れた円盤状突起部３０ｂがドレッサ工具３９と微小間隙
を有して位置するようになっている。なお、小突起部３
９ａと受信板３０との間も略同一の微小間隙が生じるよ
うになっている。

【００２９】さらに、受信板３０には、その内部に検出
液注入路４０が設けられており、この検出液注入路４０
の一端は、貫通孔３０ａの内周面に開口している。この
検出液注入路４０の他端側は、２つに分岐されており、
その一方の端部にはコネクタ４１が接続され、他方は、
めくら栓４３により封止されている。コネクタ４１には
検出液が送られる図示されない接続管が接続されるよう
になっている。そして、ドレッサ軸３３の回転の際に、
検出液注入路４０を介して検出液が注入されると、間隙
Ｃにおいて、検出液による液膜が形成されるようになっ
ている。

【００３０】また、受信板３０には、その角部の一つの
部分に、エア注入路４４が形成されている（図５参
照）。このエア注入路４４の一端は、受信板３０の上面
側に開口してコネクタ４５が接続され、他端は、受信板
３０の側面に開口している。そして、コネクタ４５には
図示されないエア接続管が接続され、このコネクタ４５
を介してエア注入路４４に外部からエア注入ができるよ
うになっており、このエア注入の際に、受信板３０に生
ずる振動により受信板３０に対するＡＥセンサ４２の取
付状態を自己診断できるようになっている。

【００３１】また、ＡＥセンサ４２は、受信板３０のハ
ウジング３２側の面に接合されており、間隙Ｃ及び受信
板３０を介して伝達されたドレッサ工具３９と砥石（図
示せず）との接触により生ずるＡＥ波を効率良く検出で
きるようになっている。

【００３２】なお、ドレッサ軸３３の後端側（ドレッサ
工具３９が取り付けられる端部と反対側の端部）は、図
示されない駆動源に公知の手段により接続されて、ドレ
ッサ軸３３に回転力が伝達されるようになっているもの
で、この部分についての詳細な説明は省略することとす
る。

【００３３】なお、上述した発明の実施の形態において
は、ドレッサ工具と砥石との接触の際に生ずるＡＥ波を
検出する場合について説明したが、本発明は、このよう
なドレッサ工具に限られる必要はなく、その他の回転体
がその回転の際に何らかの原因によりＡＥ波を生じ、こ
のＡＥ波の検出が必要となる場合にも同様に適用できる
ことは勿論である。また、ＡＥセンサ１９（又は４２）
は、受信板１８（又は３０）の外部で接合されるように
したが、受信板１８（又は３０）の内部に内蔵されるよ
うな構成としてもよいものである。

【００３４】

【発明の効果】以上、述べたように、本発明によれば、
回転体の回転軸の外周面に検出液による液膜が形成され
るように、ＡＥセンサが接合される受信板を設ける構成
とすることにより、従来と異なり、検出液が回転体の高
速回転により飛散してしまうようなことがなく、安定し
た液膜を形成することができるので、高速回転にあって
も超音波を安定、確実に検出することができる。また、
回転軸が受信板に設けれた貫通孔を貫通するようにし、
貫通孔の内周面と回転軸の外周面との間に間隙を形成す
るようにして、この間隙に液膜を形成する比較的簡素な
構成であり、既存のドレッシング装置等に対して比較的
簡易に適用することができるので、安価なＡＥセンサを
用いたドレッシング装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の第１の例における超音波
検出装置の構成例を示す縦断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】大型ドレッシング装置における検出液流量とＡ
ＥセンサのＳ／Ｎ比との関係を示す特性線図である。

【図４】本発明の実施の形態の第２の例における超音波
検出装置の構成例を示す縦断面図である。

【図５】図４のＢ−Ｂ線断面図である。

【符号の説明】

１…ハウジング ４…ドレッサ軸 １３…ドレッサ工具 １３ａ…軸孔 １４…テーパ部 １６…取付部 １８…受信板 １８ａ…貫通孔 １９…ＡＥセンサ ２０…検出液注入路 ３０…受信板 ３０ａ…貫通孔 ３３…ドレッサ軸 ３３ａ…大径部 ４０…検出液注入路 ４２…ＡＥセンサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転体に生ずる超音波を検出する超音波
   検出装置であって、 ＡＥセンサが接合又は内蔵される受信板を設け、 前記受信板には、前記回転体の回転軸の外周面と所定の
   間隙を介して対向する内周面が形成されてなる貫通孔を
   形成し、当該貫通孔を前記回転体の軸が貫通するように
   する一方、 前記受信板の内周面に開口端部を有する検出液注入路を
   設け、 前記前記回転体が回転した際に、前記検出液注入路を介
   して前記回転軸の外周面と前記貫通孔の内周面との間隙
   に検出液を供給し、当該間隙に液膜が形成されるように
   し、 前記回転体に生じた超音波が前記液膜を介して前記受信
   板に伝達されるようにしてなることを特徴とする回転体
   からの超音波検出装置。
2. 【請求項２】 回転軸の外周面と受信板の貫通孔の内周
   面との間隙によって形成される円筒状空間の中心軸に直
   交する面における環状断面積をＳ1とし、受信板の端面
   に近接する回転体の端面と該受信板の貫通孔の端面との
   間隙によって形成される検出液の排出路の面積をＳ2と
   した場合、Ｓ2≦Ｓ1の関係となるようにしたことを特徴
   とする請求項１記載の回転体からの超音波検出装置。